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Atemwege und Lunge

Abstract

Die Lunge ist für die Atmung zuständig und besteht aus einem linken und einem rechten Lungenflügel. Jeder Lungenflügel ist wiederum in Lappen unterteilt und von einem System aus luftleitenden Wegen (den „Bronchien“) durchzogen. Diese enden in sog. Lungenbläschen (den „Alveolen“), in denen der Gasaustausch stattfindet. Die gesamten unteren Atemwege mit Ausnahme der Alveolen sind mit cilientragendem Epithel ausgekleidet, das zur Immunabwehr und Reinigung der Lunge beiträgt. Die Alveolen hingegen tragen eine sehr dünne Epithelschicht, damit die Atemgase Sauerstoff und Kohlendioxid möglichst leicht in die umgebenen Lungenkapillaren diffundieren können. Die Lungenkapillaren gehören zum kleinen Blutkreislauf, der sauerstoffarmes Blut von der rechten Herzkammer zur Lunge und sauerstoffreiches Blut von den Lungenkapillaren zum linken Vorhof führt. Die Lunge selbst wird über ein zweites Gefäßsystem versorgt. Die Durchblutung der Lunge wird auch als Perfusion bezeichnet und steht in engem Verhältnis zur Ventilation - der Verteilung der Atemgase in der Lunge. Diese wird durch Druckunterschiede zwischen Alveolarraum und Außenwelt angetrieben, die u.a. von der Atemmuskulatur erzeugt werden. Für Details zum Ablauf der Atmung siehe auch: Atemmechanik.

Trachea

Die Luftröhre bzw. Trachea verbindet den Larynx mit den Hauptbronchien der Lunge.

Makroskopische Anatomie

Steckbrief

Aufbau

Die Trachea ist aus hufeisenförmigen Knorpelspangen aufgebaut, die dorsal durch eine Muskel-Bindegewebs-Platte verbunden sind.

Fremdkörperaspiration
Beim „Verschlucken“ von Flüssigkeiten oder Fremdkörpern gelangen diese ins Tracheobronchialsystem (statt in die Speiseröhre), was als „Aspiration“ bezeichnet wird. Häufig sind davon Kinder im 2. und 3. Lebensjahr betroffen, aber auch Patienten ohne entsprechende Schutzreflexe . Sind die Schutzreflexe erhalten, kommt es zu anfallsartigem Reizhusten, weiterhin können Stridor und Dyspnoe bestehen. Eine lebensbedrohliche Verlegung der Trachea führt zu massiver Luftnot, Zyanose und Asphyxie. Meist jedoch befinden sich die Gegenstände nach Aspiration in den Haupt- und Zwischenbronchien, aufgrund des steileren Abgangs häufiger im rechten als im linken Bronchus. Bei ineffektivem Hustenreiz kann mit Hilfe des Heimlich-Manövers eine Mobilisation des Fremdkörpers versucht werden.

Gefäßversorgung, Innervation und Lymphabfluss

Gefäßversorgung
Arteriell
Venös
Innervation
Parasympathisch

Lymphabfluss

Lymphstationen

Topographie der Trachea

Lage Benachbarte Strukturen
Dorsal
Ventral
Seitlich

Mikroskopische Anatomie der Trachea

Der mikroskopische Aufbau der Trachea entspricht dem der großen Bronchien (siehe dazu: Mikroskopische Anatomie der Lunge).

Makroskopische Anatomie der Lunge

Steckbrief

  • Form: Die Lungenflügel ähneln einem abgerundeten Kegel
  • Größe: Volumen von 1,5 L rechts und 1,4 L links
  • Oberfläche: ca. 100 m2
  • Gewicht: ca. 800 g
  • Flächen und Ränder
    • Flächen
      • Facies costalis
      • Facies diaphragmatica
      • Facies mediastinalis
      • Facies interlobaris
    • Ränder: Margo anterior und inferior

Aufbau

Die Lunge besteht aus zwei Lungenflügeln, welche sich in Lungenlappen und diese wiederum in funktionelle Segmente einteilen lassen. Nach der Funktion unterscheidet man das luftleitende Bronchialsystem und die gasaustauschenden Alveolen.

Das luftleitende Bronchialsystem

Die Lappen- und Segmenteinteilung der Lunge entspricht der Aufspaltung des Bronchialsystems: Ein Lungenlappen entspricht somit dem Lungenabschnitt, der von einem Lappenbronchus mit Atemluft versorgt wird; ein Lungensegment wird analog durch das Versorgungsgebiet der Segmentbronchien definiert.

Lappenbronchien Lungenlappen Segmente
Rechter Lungenflügel

Oberer Lappenbronchus

Oberlappen (Lobus superior) Segmente I-III

Fissura horizontalis

Mittlerer Lappenbronchus

Mittellappen (Lobus medius)

Segmente IV und V

Fissura obliqua
Unterer Lappenbronchus Unterlappen (Lobus inferior)

Segmente VI-X

Mediastinum
Linker Lungenflügel

Oberer Lappenbronchus

Oberlappen (Lobus superior)

Segmente I-V

Fissura obliqua
Unterer Lappenbronchus Unterlappen (Lobus inferior)

Segmente VI, VIII, IX und X

Der Bronchialbaum verzweigt sich ab der Bifurcatio tracheae etwa 20-mal in je zwei Anteile (dichotom)!

Der rechte Lungenflügel lässt sich in 10 Segmente einteilen, der linke Lungenflügel hingegen hat nur 9 Segmente, da ihm das Segment VII fehlt!

Nur der rechte Lungenflügel verfügt über einen Mittellappen. Dieser liegt keilförmig zwischen Ober- und Unterlappen an der vorderen Thoraxwand und kann nur von ventral auskultiert werden.

Von dorsal betrachtet reicht der untere Lungenunterlappen beidseits weit nach kranial und nimmt den größten Teil des Lungenflügels ein.

Bronchioli respiratorii und Alveolen

Mit den Bronchioli respiratorii beginnt der gasaustauschende Abschnitt der Lunge. Sie münden in den Alveolargang (Ductus alveolaris), der traubenförmig von einer Vielzahl von Alveolen umgeben ist (Sacculus alveolaris).

Gefäßversorgung und Innervation

Arterielle Versorgung

Es gibt zwei funktionell unterschiedliche Systeme von arteriellen Gefäßen in der Lunge: die Lungenarterien und die Bronchialarterien. Während die Lungenarterien sauerstoffarmes Blut tragen, das in der Lunge oxygeniert werden soll, gehören die Bronchialarterien zum Körperkreislauf und versorgen das Lungengewebe mit sauerstoffreichem Blut. Daher bezeichnet man die Bronchialgefäße auch als Vasa privata der Lunge, und die Lungengefäße als Vasa publica der Lunge.

Venöser Abfluss

Das venöse System der Lunge lässt sich analog zu den Arterien in Lungenvenen und Bronchialvenen einteilen. Erstere führen sauerstoffreiches Blut zurück zum Herzen, während letztere sauerstoffarmes Blut in die V. azygos rechts und die V. hemiazygos links leiten.

Lungenvenen mit ihren Zuflüssen Rechte Lunge Linke Lunge

V. pulmonalis superior

  • V. apicalis
  • V. posterior
  • V. anterior
  • V. lobi medii
  • V. apicoposterior
  • V. anterior
  • V. lingularis

V. pulmonalis inferior

Vegetative Innervation und Lymphabfluss

In der Lunge gibt es ein subpleurales Lymphabflusssystem, das mit den Lungenvenen verläuft, und ein peribronchiales System, das mit den Lungenarterien verläuft. Beide fließen in den Nodi lymphoidei tracheobronchiales zusammen – für das subpleurale System sind diese sogar die erste Lymphknotenstation. Der Parasympathicus vermittelt an den Bronchien der Lunge v.a. eine Bronchokonstriktion und Sekretproduktion. Der Sympathicus bewirkt über β2-Rezeptoren hingegen eine Bronchodilatation.

Innervation

Autonomes Nervengeflecht

Lymphabfluss
Lymphstationen

Asthma bronchiale
Das Asthma bronchiale ist eine chronisch-entzündliche Erkrankung der Atemwege, die zu Beginn meist anfallsartig verläuft und mit einer reversiblen Verengung (Obstruktion) der Atemwege einhergeht. Ursächlich können dabei Allergene wie Pollen sein (sog. allergisches Asthma bronchiale) oder auch Noxen wie bspw. Lösungsmitteldämpfe oder Medikamente (sog. nicht-allergisches Asthma bronchiale). Pathophysiologisch basiert die Atemwegsobstruktion v.a. auf einer Überempfindlichkeit des Bronchialsystems mit Entzündung der Bronchien, Schleimhautödem und vermehrter Sekretproduktion sowie Bronchospasmus und Hypertrophie der glatten Muskulatur. Die Folge ist ein stark erhöhter Ausflusswiderstand für die Luft, die sich bereits in der Lunge befindet. Im akuten Anfall führt diese „Unfähigkeit“, ausatmen zu können, zu Atemnot und der Angst, zu ersticken, sowie trockenem Husten und einer Art „Pfeifen“ beim Ausatmen (sog. exspiratorischer Stridor).

Medikamentöse Therapie des Asthma bronchiale
Bei der Therapie des Asthma bronchiale muss prinzipiell zwischen kausaler Therapie (bspw. durch Meidung auslösender Substanzen oder einer Hyposensibilisierung) und symptomatischer Therapie unterschieden werden. Bei der symptomatischen Therapie wird wiederum die Therapie des akuten Asthmaanfalls von der Dauertherapie unterschieden. Beide stützen sich v.a. auf zwei Wirkstoffgruppen: Glucocorticoide (gegen die entzündlich/allergischen Prozesse) und β2-Sympathomimetika (zur Relaxation der Bronchialmuskulatur). Sowohl im akuten Anfall als auch in der Dauertherapie können je nach schwere der Erkrankung noch weitere Medikamente eingesetzt werden.

Topographie

Die Lunge nimmt den größten Teil des Thorax ein und grenzt somit an fast alle dort liegenden Strukturen. Klinisch sind die Lagebeziehungen z.B. beim Bronchialkarzinom relevant, da sie zu typischen Symptomen wie Heiserkeit führen können.

Lungenfläche Lagebeziehungen der linken Lunge Lagebeziehungen der rechten Lunge
Facies mediastinalis
Facies diaphragmatica
Facies costalis

Die Lunge passt sich ihrer Umgebung an, weshalb die angrenzenden Organe Abdrücke (= Impressionen) auf der Lungenoberfläche hinterlassen!

Pancoast-Tumor
Bösartige Tumoren der Lungenspitze (= Pancoast-Tumoren) können wegen ihrer anatomischen Lagebeziehungen zu speziellen Symptomen führen. Durch destruktives Einwachsen in das Ganglion stellatum des Truncus sympathicus entsteht eine Trias von Ausfallsymptomen, die auch „Horner-Trias“ genannt wird: Auf der betroffenen Seite hängt das Augenlid (Ptosis), die Pupille ist verkleinert (Miosis) und das Auge erscheint in der Augenhöhle nach hinten verlagert (Enophthalmus). Bei dieser Symptomkonstellation sollte also auf jeden Fall ein Lungentumor ausgeschlossen werden, d.h. man sollte unbedingt weitere Untersuchungen veranlassen, um diese Verdachtsdiagnose abzuklären.

Lungenhilus

Als Lungenhilus wird jeweils der gemeinsame Gefäß- und Bronchialstamm der beiden Lungenflügel bezeichnet. Die relative Lage der Lungengefäße und Bronchien ist z.B. für die Interpretation von CT-Bildern wichtig.

Position der Gefäße und Bronchien im Lungenhilus (von medial aus gesehen) Linker Lungenhilus Rechter Lungenhilus
Oben hinten (dorsokranial) Äste der A. pulmonalis sinistra Bronchus lobaris superior, inf. und med. dexter
Mittig

Bronchus lobaris superior und inferior sinister

Äste der A. pulmonalis dextra

Unten vorne (ventrokaudal) Äste der Vv. pulmonales sinistrae

Äste der Vv. pulmonales dextrae

Mikroskopische Anatomie der Lunge

Das Lungengewebe besteht aus dem Bronchial- und Alveolarbaum sowie aus dazwischen liegendem Bindegewebe mit Blut- und Lymphgefäßen. Die großen Bronchien haben wie die Trachea einen dreischichtigen Wandaufbau, von dem die Bronchioli und Alveolen abweichen. Letztere haben sehr dünne Wände um die sog. Blut-Luft-Schranke besonders dünn zu halten und somit einen optimalen Gasaustausch zu ermöglichen.

Wandaufbau der Bronchien

Die Wand der Bronchien ist wie auch die Wand der Trachea aus drei Schichten aufgebaut: Das respiratorische Epithel (Flimmerepithel) der Tunica mucosa transportiert mittels beweglicher Kinozilien auf der Zelloberfläche kontinuierlich Schmutz und Schleim in Richtung Rachen. Die Knorpelplatten der Tunica fibromusculocartilaginea halten die Atemwege offen, wenn durch das Einatmen ein Unterdruck entsteht. Die Tunica adventitia enthält Gefäße und Nerven.

Histologische Schicht Bestandteile Funktion
Tunica mucosa Lamina epithelialis
Lamina propria
Tunica fibromusculocartilaginea Tunica fibromuscularis
  • Veränderung des Durchmessers zur Steuerung der Luftverteilung
Tunica cartilaginea
  • Offenhalten des Lumens auch bei negativen intrathorakalen Drücken
Tunica adventitia
  • Vegetative Regulation und Versorgung

Bronchioli und Alveolen

Im Verlauf der Hauptbronchien zu den Bronchioli respiratorii werden die Bronchialwände immer dünner und verlieren immer mehr ihrer ehemaligen Merkmale. Dadurch lassen sich die verschiedenen Abschnitte des Bronchialbaums genau zuordnen. Der Feinbau der Alveolen ist durch die dünnen einschichtigen Wände optimal an ihre gasaustauschende Funktion angepasst.

Bronchiolus

Bronchiolus terminalis

Bronchiolus respiratorius

Sind Knorpel und Drüsen in der Wandschicht sichtbar, so handelt es sich um Bronchien. Liegen weder Knorpel noch Drüsen vor, so handelt es sich um Bronchiolen!

Alveolen

Surfactant setzt die Oberflächenspannung der Alveolen herunter, reduziert somit die Atemarbeit und macht eine normale Atmung erst möglich!

Atemnotsyndrom des Neugeborenen
Wird ein Kind vor der 32. Schwangerschaftswoche geboren, so haben die Typ-2-Pneumozyten häufig noch nicht genügend Surfactant produziert, um eine normale Atmung möglich zu machen. Betroffene Kinder sterben in etwa einem Drittel der Fälle trotz Beatmung. Daher wird versucht, die Lungenreife bei drohender Frühgeburt zu beschleunigen (sog. „Lungenreifeinduktion“), indem der Mutter ein Cortisonderivat gespritzt wird: Cortison bewirkt eine schnellere Reifung der Typ-2-Pneumozyten und somit die frühere Produktion von Surfactant.Bei der Behandlung der betroffenen Kinder kommt seit den Neunzigern auch künstlich hergestelltes Surfactant zum Einsatz.

Blut-Luft-Schranke (Alveolarmembran)

Die Lungenarterien transportieren sauerstoffarmes Blut in die Kapillaren, die sich den Alveolen anlagern. Damit der Gasaustausch dort ideal ablaufen kann, wird die Strecke zwischen Atemluft und Blut (Blut-Luft-Schranke) besonders kurz gehalten. Von den Kapillaren aus fließt das sauerstoffreiche Blut dann über die Lungenvenen zum Herzen.

Immunabwehr in der Lunge

Da die Lunge eine sehr große Oberfläche hat, die mit der Außenwelt in Verbindung steht, spielt die Immunabwehr hier eine besonders große Rolle. Sie wird insbesondere über die mucociliäre Clearance sichergestellt. Wie wichtig diese für die Gesundheit des Menschen ist, lässt sich an Erkrankungen wie der Zystischen Fibrose erkennen, bei der die mucociliäre Clearance eingeschränkt ist.

  • Mucociliäre Clearance: In den cilientragenden Luftwegen
    • Becherzellen und Drüsen produzieren Schleim, der zusammen mit Bakterien und Staub durch das Flimmerepithel nach oral transportiert wird
  • Gewebsmakrophagen: Vor allem in den cilienfreien terminalen Bronchiolen
    • Phagozytieren Bakterien, Zelldetritus und Schmutzpartikel

Zystische Fibrose
Die zystische Fibrose (syn. Mukoviszidose) entsteht durch einen Gendefekt, der u.a. in der Lunge zur Produktion von sehr dickflüssigem Schleim führt. Da die Cilien des Flimmerepithels diesen zähen Schleim nicht gut transportieren können, ist die Immunabwehr der Lunge bei den Betroffenen beeinträchtigt. Es kommt vermehrt zu Infekten, die die Lunge auf Dauer irreversibel schädigen. Die beidseitige Lungentransplantation ist dann häufig die letzte Möglichkeit, die Patienten zu retten. Trotzdem werden die Patienten im Schnitt nur 35 Jahre alt.

Funktion der Lunge im Überblick

Die Hauptfunktion der Lunge ist die Aufnahme von Sauerstoff ins Blut und die Abgabe von Kohlendioxid in die Atemluft. Dafür muss die Atemluft zunächst die Alveolen erreichen (siehe: Atemmechanik). Die Verteilung der Atemluft (Ventilation) wird dabei auf die Durchblutung (Perfusion) der Lungengefäße abgestimmt, damit der Gasaustausch gleichmäßig vonstattengeht. Das Atemzentrum passt die Atmung an die Bedürfnisse des gesamten Organismus an.

Gasaustausch

Der Gasaustausch ist die eigentliche Funktion der Lunge: Sauerstoff wird ins Blut aufgenommen , Kohlendioxid in die Atemluft abgegeben.

  • Ziel
    • Sauerstoffaufnahme (Normwert in Ruhe: 310 mL/min )
    • Kohlendioxidabgabe (Normwert in Ruhe: 260 mL/min)
  • Mechanismus: Diffusion der Atemgase durch die Blut-Luft-Schranke und Ab- bzw. Hintransport mit dem Blut
    • Alveolokapilläre Kontaktzeit des Blutes: ca. 0,3–0,8 s
    • Diffusion ist nach dem Fick'schen Gesetz abhängig von:
      • Partialdruckunterschied zwischen Blut und Atemluft (ΔPO2: 8 kPa; ΔPCO2: 0,8 kPa)
      • Diffusionsleitfähigkeit (sog. Krogh-Diffusionskoeffizient): Stoffabhängige Kenngröße (für CO2 etwa 23-mal größer als für O2)
      • Verfügbarer Fläche (etwa 100 m2 )
      • Diffusionsstrecke (etwa 0,6 μm)
  • Nach dem Dalton-Gesetz gilt für die Partialdrücke:
    • pGas = pgesamt × FGas
Partialdrücke in Atemluft und Lungenkapillaren CO2-Partialdruck O2-Partialdruck N2-Partialdruck H2O-Partialdruck

In der Inspirationsluft (bei STPD-Bedingungen)

  • 0,3 mmHg (≈0,04 kPa)
    • Entspricht einer CO2-Fraktion von ≈0,04%
  • 150 mmHg (≈20 kPa)
    • Entspricht einer O2-Fraktion von ≈21%
  • 593 mmHg (≈79 kPa)
    • Entspricht einer N2-Fraktion von ≈78%
  • 0 mmHg (≈0 kPa)

In den Lungenkapillaren/Alveolen (bei BTPS-Bedingungen, exspiratorische Werte, die sich im Wesentlichen aus den Partialdrücken in den Alveolen ergeben. Sie sind in Lungenkapillaren und Exspirationsluft annähernd gleich, da sie sich durch Diffusion aneinander angleichen.)

  • 40 mmHg (≈5,3 kPa)
    • Entspricht einer CO2-Fraktion von ≈5%
  • 100 mmHg (≈13,3 kPa)
    • Entspricht einer O2-Fraktion von ≈14%
  • 573 mmHg (≈76 kPa)
    • Entspricht einer N2-Fraktion von ≈75%
  • 47 mmHg (≈6,3 kPa)
    • Entspricht einer H2O-Fraktion von ≈6%
In der Exspirationsluft (bei ATPS-Bedingungen)
  • 27 mmHg (≈3,6 kPa)
    • Entspricht einer CO2-Fraktion von ≈4%
  • 120 mmHg (≈16 kPa)
    • Entspricht einer O2-Fraktion von ≈16%
  • 566 mmHg (≈75 kPa)
    • Entspricht einer N2 Fraktion von ≈74%
  • 47 mmHg (≈6,3 kPa)
    • Entspricht einer H2O-Franktion von ≈6%


Die Partialdrücke und damit auch der Gasaustausch von O2 und CO2 im alveolären Gasgemisch hängen von der O2-Aufnahme, der CO2-Abgabe sowie der alveolären Ventilation ab. Dabei gilt, dass der alveoläre CO2-Partialdruck umso geringer ist, je größer die alveoläre Ventilation ist.

Die O2- und CO2-Partialdrücke des Blutes gleichen sich über den Verlauf der Lungenkapillare komplett an die alveolären O2- und CO2-Partialdrücke an!

Interstitielle Lungenerkrankungen
Bei den interstitiellen Lungenerkrankungen (bspw. bei der Lungenfibrose ) kommt es zu einer Zunahme von Bindegewebe in der gesamten Lunge, u.a. auch im Bereich zwischen Alveolen und Kapillaren. Dadurch ist die Diffusionsstrecke erhöht und der Gasaustausch beeinträchtigt. Klinisch wird dies als verringerte Diffusionskapazität bezeichnet. Sie wird bestimmt, indem der Patient eine definierte Menge Kohlenmonoxid einatmet und anschließend im Blut kontrolliert wird, wieviel davon aufgenommen wurde.

Ventilation

Ventilation bezeichnet die Verteilung der Atemluft auf die verschiedenen Lungenanteile . Sie ist dafür verantwortlich, die Alveolen mit frischer Luft zu versorgen, sodass dort der Gasaustausch ermöglicht wird. Jene Abschnitte der Atemwege, die lediglich die Luft leiten und nicht am Gasaustausch teilnehmen, werden Totraum genannt.

Normale und pathologische Ventilation Normwert Bezeichnung bei Erniedrigung Bezeichnung bei Erhöhung
Atemfrequenz

16–20/min

Bradypnoe (<10/min) Tachypnoe (>20/min)
Atemzugvolumen 0,5 L Hypopnoe Hyperpnoe
Atemzeitvolumen 7,5 L/min Hypoventilation Hyperventilation

Steigt die alveoläre Ventilation bspw. bei Hyperventilation an, so wird mehr CO2 abgeatmet: Der CO2-Partialdruck sinkt sowohl im Blut als auch in der Ausatemluft! Sinkt die alveoläre Ventilation hingegen, kommt es sowohl im Blut als auch in der Ausatemluft zu steigenden CO2-Konzentrationen!

Steigt die alveoläre Ventilation, steigen auch alveolärer und arterieller O2-Partialdruck. Der alveoläre O2-Partialdruck nähert sich dabei dem O2-Partialdruck der Inspirationsluft an!

Perfusion

Da das gesamte Blutvolumen des Körpers die Lunge passieren muss, entspricht die Lungendurchblutung dem Herzzeitvolumen. Die Verteilung des Blutes auf die Lungenabschnitte hat jedoch großen Einfluss auf die Oxygenierung des Blutes. Daher wird sie durch spezielle Reflexe wie den Euler-Liljestrand-Mechanismus genau gesteuert. Details zum Lungenstoffwechsel werden in der Leistungsphysiologie dargestellt (siehe: Leistungsphysiologie und Altern).

  • Lungendurchblutung: Entspricht dem Herzzeitvolumen (ca. 5 L/min)
  • Verteilung der Durchblutung: Durchblutung in der Lungenbasis aufgrund der Schwerkraft stärker als in der Lungenspitze
  • Blutdruck in den Lungengefäßen
    • Pulmonalarterieller Druck (Druck in der A. pulmonalis)
    • Mittlerer Blutdruck der Lungenkapillaren: ca. 8 mmHg
      • Bleibt auch bei höherem Herzzeitvolumen niedrig, da sich die Lungenkapillaren bei Druckerhöhung passiv öffnen
  • Regulation des Ventilations-Perfusions-Verhältnisses
    • Bedeutung
      • Wird ein Lungenabschnitt durchblutet, aber nicht ventiliert, so kommt es zu einem Abfall der Sauerstoffkonzentration im Blut
      • Ventilation-Perfusions-Verhältnis soll möglichst konstant gehalten werden
        • Hypoxische Vasokonstriktion (Euler-Liljestrand-Mechanismus): Um das Ventilations-Perfusions-Verhältnis konstant zu halten, reagieren die Gefäße der Lunge auf Sauerstoffmangel mit einer Vasokonstriktion.
  • Lokale Unterschiede
    • Das Ventilations-Perfusions-Verhältnis ist in der Lungenspitze größer als in der LungenbasisO2-Partialdrücke sind in der Lungenspitze höher als in der Lungenbasis

Atemregulation

Die Regulation der Atmung erfolgt zentral im sog. Atemzentrum in der Medulla oblongata. Es bewirkt eine rhythmische Innervation der Atemmuskulatur und wird durch verschiedene Atemreize beeinflusst.

Atemreize Stimulierend Dämpfend
(Zentral‑)nervöse Atemreize
  • Körperliche Anstrengung über
    • Informationen aus Propriozeptoren
    • Direkte Mitinnervation des Atemzentrums durch Motoneurone
Chemische Atemreize
Unspezifische Atemreize
  • Blutdruckanstieg

Ein CO2-Partialdruck ab 70 mmHg dämpft das Atemzentrum, anstatt es zu stimulieren. Dies bezeichnet man auch als CO2-Narkose!

Mittels Hyperventilation kann der CO2- Partialdruck im Blut und damit der Atemantrieb gesenkt werden, was sich bspw. Taucher vor einem Tauchgang zunutze machen!

Pathologische Atmungsformen

Einige Atemmuster lassen es zu, auf die zugrunde liegende Störung zu schließen. Sie sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.

Pathologische Atmungsformen Eigenschaften Mögliche Ursachen
Kußmaul-Atmung

Vertiefte, rhythmische Atmung (CO2 soll abgeatmet werden)

Biot-Atmung Tiefe Atmung mit plötzlichen Atempausen
  • Erhöhter Hirndruck
  • Hirnverletzung
Cheyne-Stokes-Atmung Periodisches An- und Abschwellen der Atemtiefe mit hyper- und hypoventilatorischen Phasen und Atempausen → Bei zeitlicher Darstellung der Atemaktivität spindelartig
Schnappatmung Einzelne, tiefe Atemzüge mit langen Atempausen
  • Kreislaufstillstand

Entwicklung der Lunge

Die Anlage für die spätere Lunge entsteht als sog. Lungenknospe im ventralen Vorderdarm. Durch ca. 20-malige Aufteilung der Lungenknospe in jeweils zwei Tochterstrukturen (dichotome Verzweigungen) wird der Bronchialbaum einer Lunge gebildet. Für die gasaustauschende Funktion der Lunge ist insbesondere der Beginn der Surfactantproduktion um die 24. SSW p.c. von Bedeutung, die den Beginn der Überlebensfähigkeit des Fetus markiert. Die gesamte Lungenentwicklung lässt sich in fünf Phasen unterteilen: embryonale Phase, pseudoglanduläre Phase, canaliculäre Phase, sacculäre Phase und alveoläre Phase.

Embryonale Phase: Anlage der Lungenknospen

Epithelien und Drüsen des Respirationstrakts gehen aus dem Vorderdarm hervor, mesenchymale Bestandteile wie Knorpel, Gefäße und Bindegewebe entstehen aus dem Mesoderm, in das die Lungenanlage einwächst!

Fetale Entwicklungsphasen: Dichotome Verzweigungen

Der Beginn der Surfactantproduktion um die 24. SSW p.c. ist ein entscheidender Schritt für die Lebensfähigkeit des Ungeborenen!

Wiederholungsfragen zum Kapitel Atemwege und Lunge

Trachea

Wo beginnt die Trachea und wie weit reicht sie nach kaudal?

Wie unterscheiden sich der rechte und der linke Hauptbronchus voneinander und welche klinische Relevanz hat das?

Makroskopische Anatomie der Lunge

Beschreibe kurz den makroskopischen Aufbau der Lunge und nenne ihre funktionellen Abschnitte!

Was ist ein Lungensegment?

Wo liegt der Mittellappen und wo kann man ihn auskultieren?

Wie ist der gasaustauschende Abschnitt der Lunge aufgebaut?

Was versteht man unter den Vasa privata und den Vasa publica der Lunge?

Verlaufen die venösen Gefäße der Lunge ebenfalls mit den Bronchien?

Wie ist das Lymphabflusssystem der Lunge gegliedert?

An welche Strukturen grenzt die Facies mediastinalis des rechten und des linken Lungenflügels?

Beschreibe die Position der Gefäße und Bronchien im Lungenhilus links und rechts!

Mikroskopische Anatomie der Lunge

Beschreibe den allgemeinen Wandaufbau der Trachea und der Bronchien!

Welche Zellen liegen in der Lamina epithelialis der Bronchien?

Welche Drüsen befinden sich im Gewebe der Bronchien bzw. der Trachea und in welcher Schicht sitzen sie?

Wodurch ist eine Alveole histologisch gekennzeichnet bzw. woran erkennt man diese unter dem Mikroskop?